DE19806500A1 - Blockierbares Kolben-Zylinderaggregat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein blockierbares Kolben-Zylinderaggregat entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei Nutzfahrzeugen besteht häufiger die Forderung, daß eine bestimmte Niveau­ lage der Ladefläche eingenommen und gehalten wird. Als ein Anwendungsfall ist eine Laderampe zu nennen, über die Gabelstapler auf die Ladefläche des Nutz­ fahrzeuges fahren müssen. Mit zunehmender Beladung sinkt die Federung und damit der Fahrzeugaufbau ein. Eine mögliche Abhilfe wäre darin zu sehen, daß man bei Nutzfahrzeugen mit Luftfederung auch während des Ladevorgangs den Motor zwecks Niveauregulierung laufen läßt. Aber selbst bei diesem Aufwand würde der Fahrzeugaufbau bei jeder Belastungsänderung kurz einsinken oder wanken, bis die vorgegebene Niveaulage wieder erreicht ist.

Einen weiteren Anwendungsfall stellen die Stützeinrichtungen bei Nutzfahrzeugen dar, die gegen Kippen eingesetzt werden. Fahrzeuge mit Kranaufbauten o. ä. ver­ fügen in der Regel über Stellzylinder, die ausschließlich beim Ladevorgang ausge­ fahren werden müssen. Um den auftretenden Belastungen standzuhalten, müs­ sen diese Stellzylinder sehr stark dimensioniert sein, was die zulässige Nutzlast herabsetzt.

Aus der DE 34 13 815 A1 ist ein hydraulischer, sperrbarer Zweirohr- Schwingungsdämpfer bekannt, der über einen Druckanschluß einen Steuerkolben wirkt, der wiederum eine Hülse auf die Kolbenstange preßt. Eine wesentliche Schwierigkeit besteht darin, daß die Kolbenstange prinzipiell eine ölige Oberfläche aufweist, die nur einen sehr geringen Reibungsbeiwert aufweist. Des weiteren ist die Oberfläche als eine Dichtfläche zu betrachten, die mit der Kolbenstangendich­ tung zusammenwirken muß, um keine Leckagen aufkommen zu lassen. Die Oberflächengüte muß extrem hoch sein, um über einen langen Zeitraum die ge­ forderte Dichtheit bewahren zu können. Flächenpressungen durch die Hülse wir­ ken deshalb diesem Bestreben entgegen.

Ein sehr ähnliches Prinzip ist in dem deutschen Gebrauchsmuster G 85 05 101 U1 verwirklicht, wobei bei diesem Aggregat für die Lösestellung der Arretierein­ richtung ständig Betriebsdruck bereitgestellt werden muß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine konstante Höhe eines Fahrzeugaufbau bei Stillstand des Fahrzeugs garantiert und möglichst einfach im Aufbau ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Arretiervorrichtung aus einer ersten Arretiereinheit, die axial ortsfest zur Kolbenstange und einer zweiten Arretiereinheit, die ortsfest zum Zylinder angeordnet ist, besteht, wobei beide Arretiereinheiten in der arretierten Stellung des Kolben-Zylinderaggregates einen Formschluß herstellen, indem beide Arretiereinheiten ein Formschlußprofil aufweisen, wobei ein steuerbarer Aktuator mindestens eine der beiden Arre­ tiereinheiten eine Arretierbewegung ausführen läßt. Ganz wesentlich ist, daß die Kolbenstange selbst nicht mehr auf ihrer Oberfläche belastet wird und damit auch keinem Verschleiß ausgesetzt ist. Die bei der Belastung auftretende Belastung wird von den Arretiereinheiten übernommen, wobei die Formschlußprofile ein Durchrutschen der Kolbenstange zuverlässig unterbinden.

Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel wird eine der Arretiereinheiten von ei­ nem Schutzrohr für die Kolbenstange und die andere Arretiereinheit von einem zumindest abschnittsweise den Zylinder einhüllendes Überrohr gebildet wird. Geht man von einem vielfach verwendeten Zweirohr-Schwingungsdämpfer aus, so werden keine zusätzlichen Bauteile für die Arretiervorrichtung benötigt. Folg­ lich kann der bisher vorhandene Bauraum für den Schwingungsdämpfer als aus­ reichend auch für das erfindungsgemäße Aggregat beurteilt werden.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch ist vorgesehen, daß als Arretierbewe­ gung mindestens eine der Arretiereinheiten eine Drehung ausführt, wodurch die Formschlußprofile ineinander greifen. Von dem Aktuator muß folglich nur eine geringe Leistung aufgebracht werden, da die Last des Fahrzeugaufbaus für die Arretierbewegung keine Rolle spielt. Zur diesem Zweck weist die Kolbenstange ein Anschlußorgan zur Befestigung des Kolben-Zylinderaggregat zwischen dem Fahrzeugaufbau und der Fahrzeugachse auf, wobei das Anschlußorgan eine Drehlagerstelle für das Schutzrohr besitzt.

Im Hinblick auf ein rasches Eingreifen der Arretiereinheiten sind die Formschluß­ profile an den Arretiereinheiten in Umfangsrichtung abschnittsweise angeordnet sind. Zur Reduzierung der Flächenpressung innerhalb der Formschlußprofile sind an den Arretiereinheiten mehrere Abschnitte des Formschlußprofils in Umfangs­ richtung ausgeführt.

Bei einer denkbaren Variante besteht das Formschlußprofil aus radialen Vor­ sprüngen, die in entsprechende Rücksprünge eingreifen. Zur Vermeidung größerer Umformgrade an den Arretiereinheiten ist das Formschlußprofil in Achsrichtung der Arretiereinheit wellenförmig ausgeführt. Ecken und Kanten, die häufig bei Belastung Spannungsspitzen unterworfen sind, entfallen völlig.

Damit keine einseitige Belastung innerhalb des Kolben-Zylinderaggregat auftritt, die einen Schiefstand der axial beweglichen Bauteile nach sich ziehen könnte, sind zwei Abschnitte des Formschlußprofils in einer Ebene gegenüberliegend aus­ geführt, wodurch ausgehend von einem Rohrkörper für mindestens eine Arre­ tiereinheit ein ovaler Querschnitt im Bereich der Vorsprünge im Formschlußprofil vorliegt. Der ovale Querschnitt wird ebenfalls im Hinblick auf geringe Umform­ grade ausgewählt.

Als eine mögliche Ausführungsform wird als Aktuator ein Elektromotor mit einem angeflanschten Zahnrad eingesetzt, daß in einen Zahnkranz eingreift.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 u. 2 Kolben-Zylinderaggregat in max. Einfahr- und Ausfahrstellung,

Fig. 3 Detaildarstellung des Kolben-Zylinderaggregat im Bereich des Ak­ tuators,

Fig. 4 Draufsicht auf das Kolben-Zylinderaggregat im Bereich des Aktua­ tors.

Fig. 1 zeigt beispielhaft ein Kolben-Zylinderaggregat 1 in der Bauform eines Zwei­ rohr-Schwingungsdämpfers. Selbstverständlich kann eine konkrete Ausgestaltung der Erfindung auch bei einem Einrohr-Schwingungsdämpfer oder einem Kolben- Zylinderaggregat ohne jede Dämpffunktion ausgeführt sein.

Das Kolben-Zylinderaggregat umfaßt einen Zylinder 3, in dem eine Kolbenstan­ ge 5 mit einem Kolben 7 axial beweglich angeordnet ist. Der Kolben 7 unterteilt den Zylinder in zwei Arbeitsräume 9; 11. Am unteren Ende des Arbeitsraumes 11 ist ein Bodenventil 13 angeordnet, das eine Verbindung zu einem Ausgleichs­ raum 15 ermöglicht. Das Bodenventil und der Kolben verfügen über Dämpfein­ richtungen, die in dieser Prinzipdarstellung aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet sind.

Der Ausgleichsraum 15 wird von einem Überrohr 17, im weiteren Behälterrohr genannt, zusammen mit dem Zylinder gebildet. Das Behälterrohr steht ortsfest zum Zylinder 3. Zum Schutz der Kolbenstange 5 wird ein Schutzrohr 19 einge­ setzt, das axial ortsfest zur Kolbenstange angeordnet ist. Das gesamte Kolben- Zylinderaggregat 1 wird über ein kolbenstangenseitiges Anschlußorgan 21 und ein behälterrohrseitiges Anschlußorgan 23 zwischen einem Fahrzeugaufbau und einer Fahrzeugachse gehalten.

Das Schutzrohr 19 und das Behälterrohr 17 verfügen jeweils über ein Form­ schlußprofil 17a; 19a, das aus radialen Vorsprüngen und Rücksprüngen besteht, die mehrfach axial hintereinander angeordnet sind, so daß eine Wellenform ent­ steht. In der Fig. 2 sind die beiden Formschlußprofile 17a; 19a in der ausgefah­ renen Stellung des Kolben-Zylinderaggregates ebenfalls deutlich zu erkennen.

Die Fig. 3 und 4 sind zum besseren Verständnis gleichzeitig zu betrachten. Die Formschlußprofile 17a; 19a sind in Umfangsrichtung abschnittsweise ausge­ hend von einem gleichmäßigen Rohrkörper ausgeformt. In diesem konkreten Bei­ spiel liegen zwei Formschlußprofile gegenüber, so daß ein ovaler Querschnitt im Bereich der Vor- und Rücksprünge entsteht. Die Formschlußprofile 17a; 19a bzw. die Träger 17; 19 der Formschlußprofile lassen sich relativ zueinander in Um­ fangsrichtung verdrehen und damit in Eingriff bringen. Dazu dient ein Aktuator in der Bauform eines Elektromotors 25, der ein Zahnrad 27 bzw. Zahnradwelle aufweist, die mit einem Zahnkranz 29 in Eingriff steht. Der Aktuator verfügt über eine Drehmomentabstützung 31, die zum Anschlußorgan 21 ausgerichtet ist. Ei­ ne Öffnung 33 in der Drehmomentabstützung nimmt einen nicht dargestellten Haltebolzen auf, der auch das Anschlußorgan 21 durchgreift.

Der Zahnkranz 29 ist fest mit dem Schutzrohr verbunden, so daß eine Drehbe­ wegung, die von dem Elektromotor ausgeht, in eine Drehbewegung des Schutz­ rohres 19 zur Kolbenstange 5 bzw. zum kolbenstangenseitigen Anschluß 21 um­ gesetzt. Die Kolbenstange 5 wird in Umfangsrichtung ortsfest zum Behäl­ terohr 17 gehalten, so daß die Drehbewegung des Schutzrohres auch eine Rela­ tivbewegung zum Behälterrohr darstellt. Für die Drehbewegung weist das An­ schlußorgan 21 der Kolbenstange 5 eine Drehlagerstelle 35 auf. Die Drehlager­ stelle besteht aus einer kreisringförmigen Gleitfläche 37, an der ein Haltering 39 des Schutzrohres anliegt. Zwischen dem Haltering und dem Anschlußorgang 21 ist ein Sicherungsring 41 eingespannt. Über die Drehbewegung werden das Schutzrohr 19 und das Behälterrohr 17 über deren Formschlußprofile 17a, 19a in Axialrichtung verspannt. Insgesamt ist dadurch das Kolben-Zylinderaggregat in seiner axialen Beweglichkeit arretiert.

Zum Lösen der Arretierung muß nur um 90° weiter gedreht werden. Dann sind die Formschlußprofile außer Eingriff. Bei einem Nutzfahrzeug, das sehr häufig über eine Luftfederungsanlage verfügt, wird man vor dem Lösen der Arretierung die Luftfederung der neuen Belastungssituation anpassen, also eine Druckerhö­ hung vornehmen, damit der Fahrzeugaufbau nicht einsinken kann und des weite­ ren die Flächenpressung innerhalb des Formschlußprofils im letzten Winkelbereich bei der Drehbewegung in Richtung Lösezustand nicht zu groß ist.

Claims (10)

1. Arretierbares Kolben-Zylinderaggregat, insbesondere Schwingungsdämpfer, zwischen einem Fahrzeugaufbau und einer Fahrzeugachse, umfassend eine Kolbenstange, die in einem Zylinder axial beweglich angeordnet ist, eine Ar­ retiervorrichtung, die eine willkürliche Arretierung der Relativbewegung zwi­ schen der Kolbenstange und dem Zylinder ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretiervorrichtung aus einer ersten Arretiereinheit (19), die axial ortsfest zur Kolbenstange (5) und einer zweiten Arretiereinheit (17), die orts­ fest zum Zylinder (3) angeordnet ist, besteht, wobei beide Arretiereinheiten in der arretierten Stellung des Kolben-Zylinderaggregates (1) einen Formschluß herstellen, indem beide Arretiereinheiten ein Formschlußprofil (17a; 19a) aufweisen, wobei ein steuerbarer Aktuator (25) mindestens eine der beiden Arretiereinheiten eine Arretierbewegung ausführen läßt.

2. Arretierbares Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Arretiereinheiten (17; 19) von einem Schutzrohr (19) für die Kolbenstange (5) und die andere Arretiereinheit von einem zumindest ab­ schnittsweise den Zylinder (3) einhüllendes Überrohr (17) gebildet wird.

3. Arretierbares Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Arretierbewegung mindestens eine der Arretiereinheiten (17; 19) eine Drehung ausführt, wodurch die Formschlußprofile (17a; 19a) ineinander grei­ fen.

4. Arretierbares Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange ein Anschlußorgan zur Befestigung des Kolben- Zylinderaggregat zwischen dem Fahrzeugaufbau und der Fahrzeugachse auf­ weist, wobei das Anschlußorgan eine Drehlagerstelle für das Schutzrohr be­ sitzt.

5. Arretierbares Kolben-Zylinderaggregat nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formschlußprofile (17a; 19a) an den Arretiereinheiten (17; 19) ab­ schnittsweise in Umfangsrichtung angeordnet sind.

6. Arretierbares Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Arretiereinheiten (17, 19) in Umfangsrichtung mehrere Abschnitte des Formschlußprofils (17a; 19a) ausgeführt sind.

7. Arretierbares Kolben-Zylinderaggregat nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Formschlußprofil (17a; 19a) aus radialen Vorsprüngen besteht, die in entsprechende Rücksprünge eingreifen.

8. Arretierbares Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Formschlußprofil (17a; 19a) in Achsrichtung der Arretierein­ heit (17; 19) wellenförmig ausgeführt ist.

9. Arretierbares Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Abschnitte des Formschlußprofils (17a; 19a) in einer Ebene gegen­ überliegend ausgeführt sind, wodurch ausgehend von einem Rohrkörper für mindestens eine Arretiereinheit (17; 19) ein ovaler Querschnitt im Bereich der Vorsprünge im Formschlußprofil vorliegt.

10. Arretierbares Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Aktuator ein Elektromotor (25) mit einem angeflanschten Zahn­ rad (27) eingesetzt wird, daß in einen Zahnkranz (29) eingreift.